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DE102024111771B3 - Elektropneumatische bremseinrichtung - Google Patents

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DE102024111771B3 DE102024111771.0A DE102024111771A DE102024111771B3 DE 102024111771 B3 DE102024111771 B3 DE 102024111771B3 DE 102024111771 A DE102024111771 A DE 102024111771A DE 102024111771 B3 DE102024111771 B3 DE 102024111771B3
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Frank Minde
Hendrik Berghahn
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Deutsche Bahn AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Bremseinrichtung eines in einen Zugverband mit mindestens einem führenden Fahrzeug (A) einkoppelbaren geführten Fahrzeugs (B) mit einer zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes luftdurchgängig koppelbaren und die Druckluftbremsen der Fahrzeuge des Zugverbands ansteuernden Hauptluftleitung (1), deren Druck in jedem geführten Fahrzeug (B) mittels mindestens eines elektrisch schaltbaren Bremsventils (2) sowie mindestens eines elektrisch schaltbaren Löseventils (3) beeinflussbar ist. Diese soll die Erhöhung des Bremsgewichts eines durch ein Triebfahrzeug geführten Zugverbandes ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bremseinrichtung ferner ein mindestens eine erste Ader (41) sowie eine zweite Ader (42) umfassendes elektrisches Übertragungsmittel (4) zur Bestromung des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Bremsventils (2) sowie des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Löseventils (3) mittels einer Steuerspannung aufweist, wobei beide Adern (41, 42) zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes jeweils elektrisch koppelbar sind,
wobei jedes Bremsventil (2) bei Anliegen einer Steuerspannung schließend und jedes Löseventil (3) bei Anlegen einer Steuerspannung öffnend ausgeführt ist, wobei das mindestens eine Bremsventil (2) und das mindestens eine Löseventil (3) in Parallelschaltung zueinander im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet sind, und wobei jedes Bremsventil (2) stromrichtungsunabhängig sowie jedes Löseventil (3) stromrichtungsabhängig im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Bremseinrichtung eines in einen Zugverband mit mindestens einem führenden Fahrzeug einkoppelbaren geführten Fahrzeugs mit einer zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes luftdurchgängig koppelbaren und die Druckluftbremsen der Fahrzeuge des Zugverbands ansteuernden Hauptluftleitung, deren Druck in jedem geführten Fahrzeug mittels mindestens eines elektrisch schaltbaren Bremsventils sowie mindestens eines elektrisch schaltbaren Löseventils beeinflussbar ist.
  • Das Abbremsen von in Bewegung befindlichen Schienenfahrzeugen erfolgt üblicherweise mittels pneumatisch gesteuerter indirekter Druckluftbremsen. Hierzu sind alle Fahrzeuge eines Zugverbandes mittels einer durchgängigen Luftleitung (sog. „Hauptluftleitung“) miteinander verbunden. Eine Druckabsenkung in der Hauptluftleitung steuert die Bremsanlage eines jeden Einzelfahrzeuges in einen bremsenden Zustand. Auch bei einer ungewollten Druckabsenkung in der Hauptluftleitung, beispielsweise bedingt durch eine Undichtigkeit oder eine Trennung des Zugverbands zwischen zwei Fahrzeugen, wird in sämtlichen Fahrzeugen, insbesondere auch den vom Zugverband abgetrennten Fahrzeugen, die Bremse angesteuert. Nachteilig ist jedoch die Zeitverzögerung bei der Fortpflanzung des Druckabfalls in der Hauptluftleitung von einem führenden und den Druck in der Hauptluftleitung steuernden Fahrzeug aus in Richtung auf die Fahrzeuge des Zugverbandes, wodurch die Bremswirkung bei jedem mittels des Druckabfalls in der Hauptluftleitung angesteuerten Fahrzeugs mit zunehmender Entfernung vom führenden Fahrzeug später einsetzt. Hierdurch können insbesondere bei langen Zügen noch ungebremste Fahrzeuge am Zugschluss gegen bereits gebremste Fahrzeuge im davorliegenden vorderen Zugteil schieben.
  • Zur Abhilfe dieser Problematik sind gattungsgemäße elektropneumatische Bremseinrichtungen seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. Diese ermöglichen ein gleichzeitiges Anstehen elektrisch übertragener Bremsanforderungssignale an sämtlichen Bremsen im gesamten Zugverband. Auf diese Weise wird eine an allen Bremsen im gesamten Zug zeitgleich einsetzende Bremswirkung erzielt und durch zeitverzögertes Ansprechen von Bremsen im Zugverband verursachte dynamische Längskräfte im Zugverband sind auf ein Minimum reduzierbar. Während bei einem direkt wirkenden elektropneumatischen Grundsystem die Bremszylinder über elektrische Brems- und Löseventile direkt be- und entlüftet werden, wird bei einem indirekt wirkenden elektropneumatischem Grundsystem der Druck in der Hauptluftleitung über die Brems- und Löseventile beeinflusst, die in einer auf jedem Fahrzeug eines Zugverbandes vorhandenen elektropneumatischen Steuereinheit zusammengefasst sind. Die Brems- und Löseventile sind üblicherweise als elektrisch ansteuerbare Magnetventile ausgeführt. Zur Einleitung eines Bremsvorgangs wird das Bremsventil angesteuert, welches die Hauptluftleitung ins Freie entlüftet. Zum Lösen der Bremse wird mittels des Löseventils der Druck in der Hauptluftleitung aus einem Vorratsluftbehälter erhöht, wobei der Vorratsluftbehälter aus einer von der Hauptluftleitung getrennten Hauptluftbehälterleitung nachgespeist wird. Als Rückfallebene bleibt darüber hinaus die rein pneumatische Ansteuerung der Bremse über die Hauptluftleitung bestehen.
  • Diese sogenannte „indirekte elektropneumatische Bremse“ hat sich in Europa als Standard für mittels eines führenden Triebfahrzeuges bespannte Wagenzüge etabliert. Die elektrischen Brems- und Lösesignale werden im führenden Fahrzeug parallel zur Steuerung des Druckes in der Hauptluftleitung erzeugt und über elektrische Leitungen in alle Fahrzeuge des Zugverbands übertragen. Hierdurch wird eine zeitgleiche Ansteuerung der betreffenden Brems- bzw. Löseventile im gesamten Zugverband erreicht.
  • Allerdings muss das Bremsventil einer solchen indirekten elektropneumatischen Bremse zur Entlüftungsunterstützung der Hauptluftleitung bestromt sein. Bei fehlender Bestromung, beispielweise im Fall einer Zugtrennung, ist keine Entlüftungsunterstützung und damit - bei hinreichend großem Abstand des betroffenen Fahrzeugs vom führenden Fahrzeug des Zugverbands - auch kein reaktionsschnelles Ansteuern der Bremse möglich, was wiederum die vorgenannten Probleme durch längsdynamische Kräfte innerhalb des Zugverbands verursacht. Somit dürfen gemäß geltendem Regelwerk die positiven Wirkungen einer indirekten elektropneumatischen Bremse insbesondere bei durch ein Triebfahrzeug geführten Zügen betrieblich nicht berücksichtigt werden und somit das zulässige Bremsgewicht eines solchen Zuges trotz elektropneumatischer Ansteuerung der Bremsen nicht erhöht werden.
  • Aus DE 32 09 157 A1 ist ein System zur Überwachung des Sicherheitszustandes eines aus mehreren spurgebundenen Fahrzeugen bestehenden Zuges bekannt, bei dem jeweils zwei eine Überwachungsfunktion (z.B. Türschließung, Zugvollständigkeit) ausübende Überwachungsorgane mittels getrennter Überwachungsleitungen verbunden sind, die an entgegengesetzten Enden des Zuges aus einer gemeinsamen, durch den ganzen Zug verlaufenden Stromversorgungsschleife gespeist werden.
  • Aus CH 474 931 A ist eine Einrichtung zum automatischen Steuern und Erfassen von Vorgängen innerhalb eines Zugverbands bekannt, welches auf einer elektrischen Übertragung von Befehlen zwischen den Fahrzeugen des Zugverbandes mittels entsprechend ausgestalteten Gebern und Empfängern auf den Fahrzeugen beruht und einen frühen Vorläufer späterer Zugbus-Übertragungssysteme darstellt.
  • Aus WO 2006/027165 ist schließlich ein Verfahren zur Zugbildung aus Einzelwagen ohne Traktionsausrüstung bekannt, welche einen ersten autonom betreibbaren Einzelwagen vorsieht, der zur Energie- und/oder Informationsübertragung an nicht autonom betreibbare weitere Einzelwagen des Zugverbandes eingerichtet ist.
  • Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elektropneumatische Bremseinrichtung bereitzustellen, welche diesen vorgenannten Nachteil überwindet und insbesondere die Erhöhung des Bremsgewichts eines durch ein Triebfahrzeug geführten Zugverbandes, insbesondere eines Güterzuges, ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
    • ▪ die Bremseinrichtung ferner ein mindestens eine erste Ader sowie eine zweite Ader umfassendes elektrisches Übertragungsmittel zur Bestromung des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Bremsventils sowie des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Löseventils mittels einer Steuerspannung aufweist, wobei beide Adern zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes jeweils elektrisch koppelbar sind,
    • ▪ wobei jedes Bremsventil bei Anliegen einer Steuerspannung schließend und jedes Löseventil bei Anlegen einer Steuerspannung öffnend ausgeführt ist,
    • ▪ wobei das mindestens eine Bremsventil und das mindestens eine Löseventil in Parallelschaltung zueinander im elektrischen Übertragungsmittel verschaltet sind,
    • ▪ und wobei jedes Bremsventil stromrichtungsunabhängig sowie jedes Löseventil stromrichtungsabhängig im elektrischen Übertragungsmittel verschaltet sind.
  • Auf diese Weise ist eine elektropneumatische Bremseinrichtung realisiert, bei der zur Entlüftungsunterstützung der Hauptluftleitung keine Bestromung des Bremsventils erforderlich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die elektropneumatische Bremseinrichtung mittels einer Unterbrechung bzw. einer die Stromrichtung im elektrischen Übertragungsmittel umkehrenden Polaritäts-Umschaltung der Steuerspannung wie folgt zwischen drei Betriebszuständen schaltbar ist:
    • 1) erster Betriebszustand: bei Bestromung des elektrischen Übertragungsmittels mit einer Steuerspannung erster Polarität ist das Bremsventil bestromt und somit in geschlossener Stellung, während das Löseventil unbestromt und somit in ebenfalls geschlossener Stellung ist. In einem solchen ersten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung weder über das Bremsventil ins Freie entlüftet noch über das Löseventil aus dem Vorratsbehälter nachgespeist. Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung auf einem zuvor erreichten Druckniveau gehalten, was eine ungebremste Fahrt des zur Bremse zugehörigen Fahrzeugs ermöglicht.
    • 2) zweiter Betriebszustand: bei Bestromung des elektrischen Übertragungsmittels mit einer zur Steuerspannung erster Polarität entgegengesetzten zweiten Polarität ist das Bremsventil dennoch bestromt und somit in geschlossener Stellung, während das Löseventil ebenfalls bestromt, aber in geöffneter Stellung ist. In einem solchen zweiten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung nicht über das Bremsventil ins Freie entlüftet, jedoch über das Löseventil aus dem Vorratsbehälter nachgespeist. Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung gegenüber einem vorherigen Druckniveau erhöht, was ein Füllen der Hauptluftleitung bzw. Lösen der Bremse, beispielsweise nach einer vorangegangenen Druck-Absenkung bzw. Bremsung, ermöglicht.
    • 3) dritter Betriebszustand: bei Unterbrechung der Bestromung bzw. Steuerspannung des elektrischen Übertragungsmittels sind sowohl das Bremsventil als auch das Löseventil unbestromt. Somit sind das Bremsventil in geöffneter Stellung und das Löseventil in geschlossener Stellung. In einem solchen dritten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung über das Bremsventil ins Freie entlüftet, ohne einer Nachspeisung aus dem Vorratsbehälter. Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung gegenüber einem vorherigen Druckniveau abgesenkt, was ein Bremsen des Fahrzeugs ermöglicht.
  • Somit erfolgt die Entlüftungsunterstützung der Hauptluftleitung im vorgenannten dritten Betriebszustand der elektropneumatischen Bremseinrichtung bei unbestromtem Bremsventil. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik, da die Bremsunterstützung durch die elektropneumatische Bremseinrichtung auf diese Weise auch im Fall einer unterbrochenen Spannungsversorgung des elektrischen Übertragungsmittels, beispielsweise in Folge einer Zugtrennung, für das Abbremsen des Fahrzeugs bzw. Zugverbandes nutzbar ist.
  • Zur Einstellung dieser vorgenannten drei Betriebszustände kann auf dem den Zugverband führenden Fahrzeug bzw. Triebfahrzeug eine mittels eines ersten Schaltmittels unterbrechbare Gleichspannungsquelle vorgesehen sein, deren Polarität mittels eines zweiten Schaltmittels umschaltbar bzw. umkehrbar ist. Zum Auslösen der Bremse bei einer durch die Bremssteuerung veranlassten Betriebs-, Voll- oder Schnellbremsung des Zugverbands wird auf dem führenden Fahrzeug des Zugverbands die Versorgungsspannung mittels des ersten vorgenannten Schaltmittels unterbrochen, so dass das mindestens eine Bremsventil in jedem Fahrzeug des Zugverbands öffnet und auf diese Weise das Absinken des Drucks in der Hauptluftleitung in allen Fahrzeugen des Zugverbandes synchronisiert und beschleunigt. Ferner kann das mindestens eine Bremsventil jedes Fahrzeugs mittels eines vorgeschalteten Gleichrichters im elektrischen Übertragungsmittel verschaltet sein, so dass an jedem Bremsventil eine vom Schaltzustand des vorgenannten zweiten Schaltmittels unabhängige Steuerspannungspolarität anliegt. Hingegen ist das mindestens eine Löseventil mit einer Sperr-Diode in Reihe geschaltet und somit ausschließlich während des vorgenannten zweiten Betriebszustands bestrombar und somit in geöffneter Stellung.
  • Die Erfindungsidee sieht ferner vor, dass die Bremseinrichtung einen mittels des Drucks in der Hauptluftleitung betätigbaren ersten Druckschalter umfasst, welcher eingerichtet ist zum Unterbrechen der zweiten Ader des elektrischen Übertragungsmittels, sobald der Druck in der Hauptluftleitung einen ersten Schaltdruck unterhalb des bei einer Vollbremsung des Zugverbands eingestellten Druckwertes unterschreitet.
  • Dies ermöglicht eine sofortige Stromlos-Schaltung des Übertragungsmittels in allen nachfolgenden Fahrzeugen desselben Zugverbandes und auf diese Weise eine sofortige Aktivierung der Bremsventile jedes nachfolgend im Zugverband gereihten Fahrzeugs. Hingegen bewirkt der sich in Richtung auf das führende Fahrzeug desselben Zugverbands fortpflanzende Druckabfall in der Hauptluftleitung ein zeitverzögertes Ansprechen der ersten Druckschalter jedes vorauslaufend im Zugverband gereihten Fahrzeugs und somit ein zeitverzögertes bzw. sukzessives Ansprechen der Bremsventile der vorauslaufend im Zugverband gereihten Fahrzeuge. Die auf diese Weise eintretende Streckung des gebremsten Zugverbands ist in Bezug auf die Kräftedynamik innerhalb des Zugverbandes unproblematisch.
  • Hierbei ist von besonderem Vorteil, wenn die Bremseinrichtung einen mittels des Drucks in der Hauptluftleitung betätigbaren zweiten Druckschalter umfasst, welcher eingerichtet ist zum Bestromen eines elektrisch ansteuerbaren Relais zum Schalten einer elektrischen Überbrückung der vorgenannten Unterbrechung der zweiten Ader des elektrischen Übertragungsmittels sowie einer Bestromung des mindestens einen Bremsventils. Der Schaltdruck des zweiten Druckschalters ist niedriger als der Schaltdruck des ersten Druckschalters. Somit repräsentieren der Schaltdruck des ersten Druckschalters einen oberen Schaltpunkt sowie der Schaltdruck des zweiten Druckschalters einen unteren Schaltpunkt der Bremsvorrichtung. Der Schaltkontakt des zweiten Druckschalters ist geschlossen, solange der Druck in der Hauptluftleitung unterhalb des unteren Schaltpunkts liegt, und öffnet bei dessen Überschreiten.
  • Die elektrische Ansteuerung des vorgenannten Relais ermöglicht ein Wieder-Herstellen der elektrischen Leitfähigkeit des elektrischen Übertragungsmittels durch Schließen der vorgenannten Unterbrechung der zweiten Ader und somit der Spannungsversorgung der nachfolgend im Zugverband gereihten Fahrzeuge sowie ein erneutes Bestromen des eigenen Bremsventils, sobald die Polarität der Gleichspannungsquelle auf dem führenden Fahrzeug bzw. die Stromrichtung im elektrischen Übertragungsmittels gemäß des vorgenannten zweiten Betriebszustands geschaltet ist. Zur Gewährleistung der Stromrichtungsabhängigkeit der Bestromung des Bremsventils können zusätzlich auch entsprechend orientierte Sperrdioden in allen das jeweilige Bremsventil mit der Gleichspannungsquelle verbindenden Leitungswegen des Übertragungsmittels vorgesehen sein. Ein solcher Schaltzustand des zweiten Druckschalters wird beibehalten, solange der Druck in der Hauptluftleitung unterhalb des Schaltdrucks des zweiten Druckschalters bzw. des unteren Schaltpunkts liegt.
  • Weiters ist der zweite Druckschalter dazu eingerichtet, zum Bestromen des Relais eine dritte stromrichtungsabhängige sowie im elektrischen Übertragungsmittel parallel zu dem mindestens einen Bremsventil und Löseventil verschaltete elektrische Verbindung zu schalten.
  • Zusätzlich ist der erste Druckschalter eingerichtet zum Öffnen bzw. Schließen der das Relais bestromenden dritten elektrischen Verbindung. Auf diese Weise geht das Relais durch Schließen eines dritten Relais-Kontakts in Selbsthaltung, sobald der Druck in der Hauptluftleitung den Schaltdruck des zweiten Druckschalters bzw. unteren Schaltpunkt übersteigt, aber noch unterhalb des Schaltdrucks des ersten Druckschalters bzw. oberen Schaltpunkts bleibt. Diese wird erst aufgehoben, sobald der Druck in der Hauptluftleitung den Schaltdruck des ersten Druckschalters bzw. den oberen Schaltpunkt wieder übersteigt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung in Bezug auf das führende Fahrzeug eines Zugverbands
    • 2: Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung in Bezug auf ein geführtes Fahrzeug eines Zugverbands
  • Der in den 1 und 2 dargestellte Schaltplan visualisiert eine erfindungsgemäße elektropneumatische Bremseinrichtung in einem strom- und drucklosen Zustand, wobei alle Betätigungsvorrichtungen in einem unbetätigten Ausgangszustand dargestellt sind. Der Schaltplan visualisiert schematisch die elektrische und pneumatische Einbindung eines Zugverbands, gebildet aus einem führenden Triebfahrzeug (A) sowie einer Mehrzahl jeweils gleichartig ausgerüsteter geführter Fahrzeuge (B), wobei in 1 der Schaltplan des führenden Fahrzeugs des Zugverbands und in 2 der Schaltplan eines einzelnen geführten Fahrzeugs (B) in jeweils stark abstrahierter Weise dargestellt sind.
  • In pneumatischer Hinsicht sind alle Fahrzeuge (A, B) des Zugverbandes mittels einer Hauptluftleitung (1) miteinander verbunden, wobei die Hauptluftleitungen benachbarter Fahrzeuge mittels Verbindungsschläuchen (in 1 bzw. 2 nicht dargestellt) pneumatisch durchgängig koppelbar sind. Eine Druckabsenkung in der Hauptluftleitung (1) steuert die Bremsanlage (in 2 nicht dargestellt) eines jeden geführten Fahrzeugs (B) in einen bremsenden Zustand. In elektrischer Hinsicht sind alle geführten Fahrzeuge (B) des Zugverbandes mittels eines aus zwei Adern (41, 42) gebildeten elektrischen Übertragungsmittels (4) zur Übertragung elektrischer Bremsanforderungssignale an die Bremsen der Fahrzeuge verbunden, wobei dessen Adern (41, 42) mittels Kopplungsmittel (48) zwischen zwei benachbarten Fahrzeugen desselben Zugverbands elektrisch verbindbar sind. Weiters verfügt jedes geführte Fahrzeug (B) über mindestens ein Bremsventil (2) sowie mindestens ein Löseventil (3), welche zur Beeinflussung des Drucks in der Hauptluftleitung (1) in Abhängigkeit der vorgenannten elektrischen Anforderungssignale eingerichtet sind. Hierzu sind die Brems- und Löseventile als elektrisch ansteuerbare Magnetventile ausgeführt. Die elektrischen Brems- und Lösesignale werden im führenden Fahrzeug (A) parallel zur Steuerung des Druckes in der Hauptluftleitung erzeugt und über die Adern (41, 42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) an jedes geführte Fahrzeug (B) des Zugverbands übertragen. Zur Einleitung eines Bremsvorgangs wird das Bremsventil (2) aktiv, welches die Hauptluftleitung (1) ins Freie entlüftet. Zum Lösen der Bremse wird mittels des Löseventils (3) der Druck in der Hauptluftleitung (1) aus einem Vorratsluftbehälter (11) erhöht, wobei der Vorratsluftbehälter (11) aus einer von der Hauptluftleitung (1) getrennten Hauptluftbehälterleitung (in 2 nicht dargestellt) nachgespeist wird. Mittels eines zwischen der Hauptluftleitung (1) und dem Bremsventil (2) angeordneten Absperrhahns (12) ist das Bremsventil (2) separierbar bzw. deaktivierbar, so dass die Bremse eines geführten Fahrzeugs (B) in einem alternativen Betriebsmodus auch ausschließlich in pneumatischer Weise über die Hauptluftleitung (1) ansteuerbar ist. Mittels eines elektrischen Schalters ist die Spannungsversorgung des Bremsventils (2) im abgesperrten Zustand des Absperrhahns (12) unterbrechbar. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind im geführten Fahrzeug (B) nur ein Bremsventil (2) und ein Löseventil (3) exemplarisch dargestellt. Die Erfindungsidee ist jedoch nicht auf eine solche Einzahl beschränkt, sondern grundsätzlich auch auf eine Mehrzahl von Brems- bzw. Löseventile anwendbar.
  • Weiters verfügt jedes geführte Fahrzeug (B) an jeder seiner beiden Längsseiten über jeweils einen manuell bedienbaren Drucktaster (T1, T2) sowie jeweils eine Anzeigeleuchte für eine manuelle Prüfung der Funktionsfähigkeit der Bremseinrichtung. Jeder Drucktaster (T1, T2) weist jeweils drei Schaltstellungen auf. Die erste Schaltstellung repräsentiert den unbetätigten Zustand des Drucktasters (T1, T2). In dieser ersten Schaltstellung ist die Spannungsversorgung für das Bremsventil (2) aktiv und das Bremsventil (2) ist bestromt. In einer zweiten Schaltstellung wird die jeweils zum Taster (T1, T2) gehörende Anzeigeleuchte parallel zum Bremsventil (2) geschaltet, so dass diese bei anliegender Spannung leuchtet. Diese zweite Schaltstellung dient zur Prüfung, ob das zugehörige Bremsventil (2) mit Spannung versorgt ist. In einer dritten Schaltstellung ist die Spannungsversorgung des Bremsventils (2) und der Anzeigeleuchte unterbrochen. Diese dritte Schaltstellung dient zur Prüfung, ob das Bremsventil (2) im spannungsfreien Zustand die Hauptluftleitung (1) tatsächlich entlüftet.
  • Das führende Fahrzeug (A) weist eine ein- bzw. ausschaltbare Gleichspannungsquelle (43) zur Erzeugung einer über die Adern (41, 42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) an das geführte Fahrzeug (B) übertragbaren Steuerspannung, ein als Relais ausgeführtes Umschaltmittel (46) zur Umschaltung der Polarität dieser Steuerspannung sowie ein auf die zweite Ader (42) wirkendes Ader-Unterbrechungsmittel (471) auf, mittels dem die Steuerspannung bei einer durch die Bremssteuerung ausgelösten Betriebs-, Schnell- oder Vollbremsung unterbrochen werden kann. Zusätzlich sind weitere auf jeweils beide Adern (41, 42) wirkende Ader-Unterbrechungsmittel (472, 473) vorgesehen, mittels denen die Steuerspannung z.B. bei einer durch ein Zugsicherungssystem (in 1 nicht näher dargestellt) ausgelösten Schnellbremsung unterbrochen werden kann.
  • Im geführten Fahrzeug (B) sind das Bremsventil (2) und das Löseventil (3) in Parallelschaltung zueinander im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet, wobei das Bremsventil (2) mittels einer vorgeschalteten Gleichrichter-Schaltung (45) in stromrichtungsunabhängiger Weise und das Löseventil (3) mittels einer Sperrdiode (D4) in stromrichtungsabhängiger Weise im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet sind. Weiters sind ein erster Druckschalter (5) und ein zweiter Druckschalter (6) vorgesehen, die jeweils an die Hauptluftleitung (1) angeschlossen sind, wobei der Schaltpunkt des zweiten Druckschalters (6) niedriger als der Schaltpunkt des ersten Druckschalters (5) eingestellt ist. Der erste Druckschalter (5) verfügt über drei Schaltkontakte (51, 52, 53), wobei zwei erste Schaltkontakte (51, 52) zur Schaltung einer Unterbrechung der zweiten Ader (42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) vorgesehen sind und ein dritter Schaltkontakt (53) zur Schaltung einer Spannungsversorgung eines zur elektrischen Überbrückung dieser vorgenannten Unterbrechung der zweiten Ader (42) eingerichteten Relais (7) vorgesehen ist. Der zweite Druckschalter (6) verfügt über einen Schaltkontakt (61), der ebenfalls zur Schaltung einer Spannungsversorgung dieses vorgenannten Relais (7) eingerichtet ist. Das vorgenannte Relais (7) zum Schalten der elektrischen Überbrückung der Unterbrechung der zweiten Ader (42) verfügt über drei Schaltkontakte (71, 72, 73), wobei zwei erste Schaltkontakte (71, 72) zur vorgenannten elektrischen Überbrückung der durch die Schaltkontakte (51, 52) des ersten Druckschalters (5) bewirkbaren Unterbrechung der zweiten Ader (42) vorgesehen sind und ein dritter Schaltkontakt (73) zur Selbsthaltung des Relais (7) vorgesehen ist.
  • Anhand dieses Schaltplans werden nachfolgend die Funktionen der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung in unterschiedlichen betrieblichen Szenarien beim Betrieb des Fahrzeugs erörtert.
  • Mittels des Umschaltmittels (46) ist die von der Gleichspannungsquelle (43) erzeugte Steuerspannung zwischen zwei Polaritäten schaltbar sowie mittels Ader-Unterbrechungsmitteln (471, 472, 473) unterbrechbar. Hieraus ergeben sich zunächst die nachfolgend genannten Betriebszustände der Bremseinrichtung:
    • In einem ersten Betriebszustand befindet sich das Umschaltmittel (46) in einer ersten Schaltstellung und die Bestromung des elektrischen Übertragungsmittels (4) erfolgt mit einer Steuerspannung erster Polarität (erste Ader (41): negativ, zweite Ader (42): positiv). Das Bremsventil (2) ist bestromt und somit in geschlossener Stellung, während das Löseventil (3) - bedingt durch die Sperr-Wirkung der mit diesem in Reihe geschalteten Sperr-Diode (D4) - unbestromt ist und somit in ebenfalls geschlossener Stellung ist. In einem solchen ersten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung (1) weder über das Bremsventil (2) ins Freie entlüftet noch über das Löseventil (3) aus dem Vorratsluftbehälter (11) nachgespeist. Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung (1) auf einem zuvor erreichten Druckniveau gehalten, was eine ungebremste Fahrt des Fahrzeugs (B) ermöglicht.
  • In einem zweiten Betriebszustand befindet sich das Umschaltmittel (46) in einer zweiten Schaltstellung und die Bestromung des elektrischen Übertragungsmittels (4) erfolgt mit einer zum vorgenannten ersten Betriebszustand entgegengesetzten zweiten Polarität (erste Ader (41): positiv, zweite Ader (42): negativ). Hierbei ist das Bremsventil (2) - bedingt durch die vorgeschaltete Gleichrichter-Schaltung (45) - gleichwohl weiterhin bestromt und somit in geschlossener Stellung, während das Löseventil (3) ebenfalls bestromt und somit in geöffneter Stellung ist. In einem solchen zweiten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung (1) nicht über das Bremsventil (2) ins Freie entlüftet, jedoch über das Löseventil aus dem Vorratsluftbehälter (11) nachgespeist. Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung (1) gegenüber einem vorherigen Druckniveau erhöht, was ein Füllen der Hauptluftleitung (1) bzw. Lösen der Bremse, beispielsweise nach einer vorangegangenen Druck-Absenkung bzw. Bremsung, ermöglicht.
  • In einem dritten Betriebszustand ist die Bestromung bzw. Steuerspannung des elektrischen Übertragungsmittels (4) durch Betätigung eines der Ader-Unterbrechungsmittel (471, 472, 473) unterbrochen; unabhängig von der Stellung des Umschaltmittels (46). Somit sind sowohl das Bremsventil (2) als auch das Löseventil (3) unbestromt; das Bremsventil (2) ist deshalb in geöffneter Stellung und das Löseventil (3) in geschlossener Stellung. In einem solchen dritten Betriebszustand wird die Hauptluftleitung (1) über das Bremsventil (2) ins Freie entlüftet, ohne einer Nachspeisung aus dem Vorratsluftbehälter (11). Somit wird der Druck in der Hauptluftleitung (1) gegenüber einem vorherigen Druckniveau abgesenkt, was ein Bremsen des Fahrzeugs ermöglicht.
  • Zum Füllen einer entleerten Hauptluftleitung (1) wird durch die (in 1 bzw. 2 nicht dargestellte) Steuerung der Bremseinrichtung eine Spannung mit zweiter Polarität (d.h. das Umschaltmittel (46) befindet sich in zweiter Schaltstellung) auf die beiden Adern (41, 42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) geschaltet, so dass die Sperr-Dioden (D2, D3, D4) keine sperrende Wirkung haben. Das Löseventil (3) ist somit bestromt und geöffneter Stellung; das Bremsventil (2) ist bestromt und in geschlossener Stellung. Die beiden ersten Schaltkontakte (51, 52) des ersten Druckschalters (5) sind bei noch leerer bzw. gering befüllter Hauptluftleitung (1) geöffnet. Der dritte Schaltkontakt (53) des ersten Druckschalters (5) sowie der Schaltkontakt (61) des zweiten Druckschalters (6) sind bei noch leerer bzw. gering befüllter Hauptluftleitung (1) geschlossen und das Relais (7) somit bestromt. Das Relais (7) verfügt über drei Schaltkontakte (71, 72, 73), die im bestromten Zustand des Relais (7) geschlossen sind. Durch zwei dieser Schaltkontakte (71, 72) wird die durch die Schaltkontakte (51, 52) des ersten Druckschalters (5) unterbrochene zweite Ader (42) elektrisch überbrückt und in den im Zugverband nachfolgend gereihten Fahrzeugen werden somit die dortigen Relais auf hierzu analoge Weise ebenfalls bestromt. Über die Gleichrichter-Schaltung (45) wird somit das Bremsventil (2) bestromt und ist in geschlossener Stellung. Auf diese Weise ist die Hauptluftleitung (1) am Bremsventil (2) gegenüber der Umgebung abgedichtet und kann sowohl über ein auf dem führenden Fahrzeug angeordnetes Führerbremsventil (in 1 nicht dargestellt) sowie hierzu ergänzend über das geöffnete Löseventil (3) aus dem Vorratsluftbehälter (11) befüllt werden. Sobald der Druck in der Hauptluftleitung (1) den unteren Schaltpunkt bzw. den Schaltdruck des zweiten Druckschalters (6) übersteigt, wird der Schaltkontakt (61) des zweiten Druckschalters (6) geöffnet. Diese Öffnung wird allerdings durch den noch geschlossenen dritten Schaltkontakt (73) des Relais (7) zunächst überbrückt, so dass die Hauptluftleitung (1) weiterhin wie oben dargestellt befüllt werden kann. Sobald der Druck in der Hauptluftleitung (1) den oberen Schaltpunkt bzw. den Schaltdruck des ersten Druckschalters (5) übersteigt, werden die beiden ersten Schaltkontakte (51, 52) des ersten Druckschalters (5) und somit auch die Unterbrechung der zweiten Ader (42) geschlossen. Zugleich wird der dritte Schaltkontakt (53) des ersten Druckschalters (5) geöffnet und somit das Relais (7) stromlos geschaltet sowie dessen Schaltkontakte (71, 72, 73) geöffnet. Der Druck in der Hauptluftleitung (1) hat nun einen oberhalb des sog. „Vollbremsdruckes“ liegenden „Betriebsbremsdruckbereich“ erreicht, d.h. befindet sich in einem für den bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs (B) bzw. des Zugverbands vorgesehen Druckbereich.
  • Im Falle eines Bruchs des Verbindungsschlauchs (in 1 bzw. 2 nicht dargestellt), der die Hauptluftleitung (1) des geführten Fahrzeugs (B) mit der Hauptluftleitung des führenden Fahrzeugs (A) verbindet, stellt sich in dem in Bezug auf die Trennstelle nachlaufenden Teil der Hauptluftleitung des Zugverbandes, d.h. somit auch in der Hauptluftleitung (1) des geführten Fahrzeugs (B), ein nahezu schlagartiger Druckabfall ein. Bei einem solchen Absinken des Drucks in der Hauptluftleitung (1) unterhalb des vorgenannten „Vollbremsdrucks“ öffnet der zur Trennstelle nächstliegende erste Druckschalter (5) mittels der beiden ersten Schaltkontakte (51, 52) die zweite Ader (42) des Übertragungsmittels (4) und schließt den dritten Schaltkontakt (53) für die Bestromung des Relais (7). Durch die vorgenannte Trennung der zweiten Ader (42) des Übertragungsmittels (4) werden die elektrischen Übertragungsmittel auch aller anderen im Zugverband nachfolgend zum geführten Fahrzeug (B) eingereihten Fahrzeuge mit sofortiger Wirkung stromlos und deren Bremsventile sprechen ebenfalls zeitgleich und unmittelbar an. Da aber die elektrischen Übertragungsmittel der im Zugverband in Bezug auf die Trennstelle vorauslaufend eingereihten Fahrzeuge zu diesem Zeitpunkt noch spannungsversorgt sind, sind deren Bremsventile zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen, so dass der in Bezug auf die Trennstelle vorauslaufende Teil der Hauptluftleitung vorerst nur durch die Trennstelle des gebrochenen Verbindungsschlauchs entlüftet wird. Dennoch pflanzt sich ausgehend von dieser Trennstelle ein Druckabfall in der Hauptluftleitung auch in Richtung auf das führende Fahrzeug (A) des Zugverbandes fort, so dass sukzessiv auch die ersten Druckschalter der zur Trennstelle vorauslaufenden Fahrzeuge auf das Unterschreiten des oberen Schaltpunkts ansprechen, was zu einer zusätzlichen Entlüftung der Hauptluftleitung in den vorauslaufenden Fahrzeugen durch deren dann stromlose bzw. geöffnete Bremsventile führt. Solange der Druck in der Hauptluftleitung (1) nicht unter den unteren Schaltpunkt bzw. Schaltdruck des zweiten Druckschalters (6) fällt, bleiben dessen Schaltkontakt (61) geöffnet und das Relais (7) unbestromt. Auch bei einem anliegenden Lösebefehl kann deshalb die Unterbrechung der zweiten Ader (42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) nicht durch ein Schließen der Relais-Kontakte (71, 72) überbrückt werden und das Bremsventil (2) bleibt unbestromt bzw. in geöffneter Stellung. Unter der Voraussetzung einer wieder intakten, d.h. an der Trennstelle wieder durchgängigen Hauptluftleitung, ist ein Bestromen und damit ein Schließen des Bremsventils (2) erst nach Unterschreiten des unteren Schaltpunkts bzw. des Schaltdrucks des zweiten Druckschalters (6) möglich.
  • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Hauptluftleitung
    11
    Vorratsluftbehälter
    12
    Absperrhahn
    13
    Steuerventil
    14
    Entlüftungsöffnung in Umgebung
    2
    Bremsventil
    3
    Löseventil
    4
    elektrisches Übertragungsmittel
    41
    erste Ader des elektrischen Übertragungsmittels (4)
    42
    zweite Ader des elektrischen Übertragungsmittels (4)
    43
    Gleichspannungsquelle zur Erzeugung der Steuerspannung
    44
    dritte elektrische Verbindung zwischen erster Ader (41) und zweiter Ader (42)
    45
    Gleichrichter-Schaltung
    46
    Umschaltmittel für Polaritätswechsel der Steuerspannung
    471
    Ader-Unterbrechungsmittel für Betriebs-, Voll- und Schnellbremsung; ansteuerbar von Bremssteuerung
    472
    Ader-Unterbrechungsmittel, ansteuerbar von Zugsicherungssystem
    473
    Ader-Unterbrechungsmittel bei Schnellbremsung
    48
    elektrisches Kopplungsmittel
    5
    erster Druckschalter
    51, 52, 53
    Schaltkontakte des ersten Druckschalters (5)
    6
    zweiter Druckschalter
    61
    Schaltkontakt des zweiten Druckschalters (6)
    7
    Relais zum Schalten einer elektrischen Überbrückung
    71, 72, 73
    Schaltkontakte des Relais (7)
    D2 ... D4
    Sperrdioden
    T1, T2
    erster / zweiter Drucktaster für Bremsprobe
    A
    führendes Fahrzeug des Zugverbands
    B
    geführtes Fahrzeug des Zugverbands

Claims (5)

  1. Elektropneumatische Bremseinrichtung eines in einen Zugverband mit mindestens einem führenden Fahrzeug (A) einkoppelbaren geführten Fahrzeugs (B) mit einer zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes luftdurchgängig koppelbaren und die Druckluftbremsen der Fahrzeuge des Zugverbands ansteuernden Hauptluftleitung (1), deren Druck in jedem geführten Fahrzeug (B) mittels mindestens eines elektrisch schaltbaren Bremsventils (2) sowie mindestens eines elektrisch schaltbaren Löseventils (3) beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ▪ die Bremseinrichtung ferner ein mindestens eine erste Ader (41) sowie eine zweite Ader (42) umfassendes elektrisches Übertragungsmittel (4) zur Bestromung des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Bremsventils (2) sowie des mindestens einen elektrisch ansteuerbaren Löseventils (3) mittels einer Steuerspannung aufweist, wobei beide Adern (41, 42) zwischen benachbarten Fahrzeugen des Zugverbandes jeweils elektrisch koppelbar sind, ▪ wobei jedes Bremsventil (2) bei Anliegen einer Steuerspannung schließend und jedes Löseventil (3) bei Anlegen einer Steuerspannung öffnend ausgeführt ist, ▪ wobei das mindestens eine Bremsventil (2) und das mindestens eine Löseventil (3) in Parallelschaltung zueinander im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet sind, ▪ und wobei jedes Bremsventil (2) stromrichtungsunabhängig sowie jedes Löseventil (3) stromrichtungsabhängig im elektrischen Übertragungsmittel (4) verschaltet sind.
  2. Elektropneumatische Bremseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung einen mittels des Drucks in der Hauptluftleitung (1) betätigbaren ersten Druckschalter (5) umfasst, welcher eingerichtet ist zum Unterbrechen der zweiten Ader (42) des elektrischen Übertragungsmittels (4), sobald der Druck in der Hauptluftleitung (1) einen ersten Schaltdruck unterhalb des bei einer Vollbremsung des Zugverbands eingestellten Druckwertes unterschreitet.
  3. Elektropneumatische Bremseinrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung einen mittels des Drucks in der Hauptluftleitung (1) betätigbaren zweiten Druckschalter (6) umfasst, welcher eingerichtet ist zum Bestromen eines elektrisch ansteuerbaren Relais (7) zum Schalten einer elektrischen Überbrückung einer Unterbrechung der zweiten Ader (42) des elektrischen Übertragungsmittels (4) sowie einer Bestromung des mindestens einen Bremsventils (2), solange der Druck in der Hauptluftleitung (1) unterhalb des Schaltdrucks des ersten Druckschalters liegt.
  4. Elektropneumatische Bremseinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckschalter (6) dazu eingerichtet ist, zum Bestromen des Relais (7) eine dritte stromrichtungsabhängige sowie im elektrischen Übertragungsmittel (4) parallel zu dem mindestens einen Bremsventil (2) und Löseventil (3) verschaltete elektrische Verbindung (44) zu schalten.
  5. Elektropneumatische Bremseinrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckschalter (5) zusätzlich eingerichtet ist zum Öffnen der das Relais (7) bestromenden dritten elektrischen Verbindung (44).
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